生态和数据中心。 在俄罗斯和国外，“绿色数据”

我和我的同事研究了全球IT巨头在数据中心环境友好性问题上的经验，从苹果，谷歌，Facebook，微软和其他许多人如何组织数据中心性能协同模型的材料中榨取了鲜活的汁液。 我们还了解了欧洲，美国和俄罗斯的“肮脏”数据，并说明了为什么高科技亚洲是“环境对比领域”。

如今，大自然的守护者是磁悬浮，人工智能，沼气，植入生态系统的数据中心以及其他生态技术。 本文使数据中心的效率最大化，而对环境的影响最小。


数据集的增长变得像雪崩般。 数据中心对电力的需求越来越大。 平均而言，他们在全球消耗的电量占总电量的3％到5％。 在某些国家，这一数字达到了7％。 数据中心使用的电力流向了整个工程基础架构和IT设备。 数据中心的填充是各种功能设备的预制大杂烩。


随着数据中心可靠性等级的提高，其对资源的需求也随之增长。 在可靠性高的数据中心中，通常会复制该设备。 系统中的许多设备都有替换品-一种“替补球员”，并且每个设备的负载都相同。 事实证明，所有设备中的绝大部分只是温暖了大气。

回想一下事实，数据中心使用的大部分电力都是从对环境影响不大的来源产生的。 但是，数据中心本身实际上是无害的：大多数数据中心不是自治的，而是从城市和区域来源接收电力，并立即为多个客户提供电力。 好了，该改变责任领域的安排并控制局势了。

一些数据中心本身使用柴油发电机来产生能量，但是这样做只是为了提高可靠性。 柴油发电机不仅严重污染大气，而且还因其高噪音水平而闻名。 如果一切都保持原状，情况可能会大大恶化。 看看东方。

中国

中国四分之三的数据中心使用包括煤炭在内的不可再生资源发电。 即时通讯工具中的每条消息或社交网络上的照片都会燃烧大量的煤炭，从而导致向大气排放数百万吨的二氧化碳。

为了代表灾难的规模，让我们来看一下数字。 根据2019年绿色和平组织的一项研究，为了向44个中国数据中心供电，2018年，发电厂向大气排放了9900万吨二氧化碳。

产生的烟雾使空调系统无法使用，该空调系统执行数据中心的肺功能。 不幸的是，中国仍然不能摆脱这种不良习惯。

来源

中国的数据中心消耗的电量超过匈牙利和希​​腊所有国家的总和。 他们中有90％并未采取积极措施来“绿色化”使用的能源。

中国政府已经尝试启动“绿色”数据中心试点计划。 北京实际上是划清界限：现在在首都禁止使用数据中心，其中数据中心随附的工程消耗的能耗超过服务器机架所需能量的一半。 结果，数据中心仅移至各省。

还有其他例子。 阿里巴巴集团拥有太阳能和水电数据中心。 对于广州的数据中心，这家电子商务巨头利用青岛附近的水来冷却服务器。 该公司停止使用冷水机一年。 一分钟之内，它们消耗的能量与数据中心中的服务器一样多。

中国供应商海尔开发了一种在轴承上使用磁悬浮技术的离心式冷却器。 本发明有助于减少能量消耗和有害物质的排放。 就制冷能力而言，该公司将其设备定位为全球最强大的设备。 技术已将制冷行业提升到了一个新的高度。 与新产品相比，替代解决方案的功能逐渐减弱。 我们期待当它充分渗透市场时会发生什么。

“三个E”：环境友好，效率，节约

越来越多的公司正在努力开展业务，在环境友好性，能源效率和经济性之间取得平衡。 eBay，Amazon，Facebook等许多主要参与者已经在实施“绿色”数据中心上的项目。

IT巨头会提前考虑最佳业务组织模型，以实现数据中心与环境之间的协同交互。 并非每个公司都了解这一点。 但是毕竟追逐两只野兔，您最多可以捕到四只*：

野兔№1
吸收来自清洁和可再生能源的能源，包括自己发电。 Bone Hare：通过成为对环境负责的参与者，这是增加您在市场中的声誉的好方法。

野兔№2
将能源效率提高到一个新的水平，同时减少对能源效率的需求。 另一个显而易见的想法 ：可以节省很多。

_{*撰写本文时没有动物受伤}

说到地位。 可以通过获取可再生能源证书（REC）证书来正式获得该证书，该证书的存在可以确认数据中心所用电力的清洁性和可再生性 。 承担环境责任的“胸前勋章”不仅令人愉快，而且很有用。

通过将数据中心正确地结合到具有地理气候特征的生态系统中，可以实现“三个E”的平衡。 有三个领域需要解决。 这里有一些例子。

• 外观。 环保型数据中心的外部是数据中心在地下掩体，北极沙漠中，靠近低温水体甚至在海底的位置。 所有这些提供了自然调节和冷却的可能性。
• 内部。 谈到数据中心的“填充”，有必要考虑所有细微差别-从建筑物和房屋的特殊设计到各种系统的位置及其相互作用。 例如，通过在机架之间的通道中布置冷热气流或将发电机直接集成到服务器中，可以实现良好的效果。
• 清洁能源。 为了生产清洁能源，他们什么都做不了：太阳能电池板，沼气，风车，水力发电站，甚至人工智能！ 但是，为了保持数据中心的连续性，您不应该仅依赖于风力发电机和太阳能电池板，这取决于元素的强度。

能源效率指数（针对配方爱好者的部分）

数据中心的性能反映了PUE（电源使用效率）。 它显示了数据中心（装有设备的建筑物）所消耗的总功率与设备本身所消耗的能量之比。

PUE =（数据中心设备的总容量）/（数据中心中IT设备的功率）

例如：PUE 1.95意味着相对于数据中心的服务器需求，有95％的能量用于空调，制冷和其他“实用”数据中心需求。

在中国大多数数据中心中，PUE为2.2。 这远远高于几个欧洲国家。 在美国，平均PUE为1.9。 领先公司的指标显示不超过1.2。

新加坡新加坡

在成功地将环境责任与创新结合起来的问题上，一个规模虽小但技术先进的国家新加坡却表现突出。 Google，Amazon和IBM已经在这里部署了它们的服务器场。 该国拥有超高速连接的数据中心高度集中，因此，它跟上了高科技的发展，为虚拟化和移动性的发展提供了沃土。

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新加坡工程师热带数据中心（TDC）进行了一项实验，创建了世界上第一个用于热带气候的服务器“农场”。 目的是探索在数据中心中使用环保技术的可能性。 全球的想法是减少服务器场基础架构的能耗。 新加坡正是我们上面提到的国家：全国电力消耗的7％都来自新加坡数据中心。

许多IT公司，甚至是科技大学都决定参加该实验，以提供其资源和发展。 在其框架内，将对服务器在电源浪涌，没有温度控制或湿度控制的情况下的耐久性进行测试。

苹果苹果

苹果通过实施许多生态项目而获得了对环境负责的公司的头衔，尽管事实上苹果在一段时间内受到了环保主义者的压力。 现在在加利福尼亚州，苹果公园办公室的屋顶上有一个功能强大的太阳能装置，该公司正在内华达州，加利福尼亚州和中国的各个领域安装古老的太阳能电池板。

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苹果公司的iDataCenter通常非常棘手：它在外部涂成白色，以减少来自太阳的热量。 在数据中心三相供电设备中； 整个建筑物都使用节能LED灯。 由于这种“环境友好”，iDataCenter被授予LEED白金认证 。

苹果数据中心的另一种能源是沼气厂。 气体是从生物质的分解中获得的。 工厂产生的甲烷被清洗并积聚在Bloom Box燃料电池中，然后为公司的服务器供电。

该模型有很多优点：首先，这是一种无浪费的发电方法，其次，所产生的多余热量被送回处理室，以加速发酵过程。 甲烷是一种可再生且相当实惠的资源。 一次多少只兔子！

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当然， 布卢姆能源 （ Bloom Energy）在帮助苹果解决环境问题时，通过创造技术将火星大气中的气体转化为氧气（当然是出于太空用途）而开始了其历史。 不久，该公司意识到他们的技术在地球上可能会更加有用。 Bloom Energy在数字时代产生了清洁电力，可以提供高度可靠，无故障的系统。 这些想法可以正确地称为地球上最有效，最环保和最具成本效益的想法之一。 该公司的业务不断增长，并保护环境免受环境中大量二氧化碳的侵害。

微软公司

微软在2013年拒绝连接到该地区的能源基础设施。 数据中心已成为自己的能源公司。 微软将甲烷燃料电池直接注入服务器机架。 在数据中心基础架构中引入自主电源使优化能源分配成为可能。 数据中心的效率提高了一倍。 这样的数据中心可以放置在远离城市基础设施的任何地方。

但这并不是公司可能会感到惊讶的全部。 Natick项目的海底数据中心可以在将来部署Microsoft计算基础结构中发挥关键作用。 当公司启动该项目时，周围的每个人都将其视为实验。 但是现在，Microsoft甚至将水下数据中心的概念集成到其“边缘计算”策略中，该策略假定数据与最终用户的亲近程度最高。 水下数据中心是自治的，并由可再生能源提供动力。

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脸书

Facebook在吕勒奥的能源效率数据中心（PUE）仅为1.07。 该地区距离北极圈60公里。 Facebook仅使用在数据中心的卢勒河和博特尼亚湾交汇处从水力发电站接收的能源。 在一年中，平均气温仅为1°C。 该公司设法将备用发电机的数量减少了70％。

冰冷沙漠中数据中心的位置涉及一些困难：

• 在困难条件下的建设和维护成本，
• 网络可用性和带宽问题，
• 客户端与“数据源”之间的距离，
• 暴露在物理设备的低温下。

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顺便说一下，为了减少数据中心冷却系统的能耗，根本不需要在北极圈附近建造它。 还有其他方法。 例如，谷歌使用人工智能。

谷歌

一切始于Alphabet控股公司的领导者决定优化成本。 该公司得到了Google子公司DeepMind的开发人员的协助。 根据对数据中心五年工作的120个不同参数的分析，我们开发了系统控制算法-与新加坡热带数据中心（TDC）目前的目标几乎相同。 该公司基于人工智能DeepMind创建了一个用于监控能源效率的预测模型。 该系统的工作原理是在不同时间对涉及的设备进行定量测量：空调，窗户开/关系统，风扇，泵，温度控制，能耗，冷却器活动等。 即使预测服务器设备最大负载的时间，人工智能也能成功应对。

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这仅仅是开始！ 创建的算法是自学的，甚至可以在无法预测的条件下工作。 现在，AI需要其他传感器来收集信息以训练系统。

一些数字：冷却系统的能源成本降低了40％，总能耗降低了10％。 所有这些都在几年中节省了数十亿美元。 令人印象深刻，不是吗？

到2018年，该公司还将其数据中心的电源完全转移到可再生能源上。 就能源效率而言，谷歌仅次于Facebook-PUE在其数据中心达到了1.12，而许多平均水平为1.8的欧洲公司仍有发展空间。

另一个Google数据中心可以接收风力。 该项目的目标是提供一个风能浮动数据中心。 它是由水流高高的巨大风筝产生的，那里的气流是永久的。 蛇形发电机也会像风帆一样使船舶动起来。

欧洲

Equinix AM3

此荷兰数据中心位于阿姆斯特丹。 它的运营商使用Aquifer热能存储混合式冷却塔。 塔楼的冷空气用于降低热通道的温度。 水将服务器和机架中的热量带走，加热并立即进入阿姆斯特丹大学的供暖系统。 这是双赢模式的另一个出色实现的例子。 为了满足个人需求，阿姆斯特丹数据中心每年发电约80万千瓦时。

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Simec亚特兰蒂斯能源

最近，在2019年9月上旬，英国能源公司Simec Atlantis Energy宣布在苏格兰建造一个数据中心，该数据中心将完全使用可再生能源进行运营。 电力将来自使用潮汐能的水力发电站。 这是世界上第一个使用这种能源的数据中心。 而且它在苏格兰海岸和斯特罗马岛之间的地峡中的优越位置将使该站能够节省冷却系统并由于大量水的流动而获得能量。 水在两岸之间流动，水将旋转电站的涡轮机，并为数据中心提供清洁的电力。

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俄罗斯

让我们转向国内经验。 不幸的是，俄罗斯尚未像欧洲国家那样在州一级刺激数据中心的“绿色”设计。 目前，俄罗斯80％以上的数据中心位于莫斯科和圣彼得堡的首府。 大多数数据中心归IT巨头，电信和金融公司所有。 而且，只有通过改进经济指标（例如，节电）的愿望，才能激发出在绿色频谱中进行设计的愿望。

一个很好的有希望的例外可能是弗拉基米尔年轻的Yandex数据中心。 那里根本不使用工业空调和冷却器-一切都采用自然冷却技术进行冷却。 在Yandex数据中心，其工作方式是这样的：冷空气从街道进入混合室，经过过滤后，空气被通风墙通过加湿模块泵入冷通道。 他们希望将服务器产生的热量传导到数据中心本身的管理处所，附近的微区中的房屋，其他工业企业，甚至创建一个新的温室综合体项目，并通过数据中心服务器的运行来加热。

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总体而言，俄罗斯经济的能效比全球平均能效指标低2.5-3倍。 但是，在高科技行业中追随进口替代之路的愿望已被我们激起。

阻碍俄罗斯数据中心绿色化的主要问题：

• 缺乏投资和政府激励措施；
• 在当地使用节能技术；
• 数据中心建设中的人员“饥饿”，尤其是明显缺少高级职位代表。

在俄罗斯，大约五到七年前，他们积极讨论了数据中心的绿色设计，然后话题在媒体中平息了，此后对环境负责的数据中心并没有增加太多。 专家预测，当绿色和传统数据中心的成本大致相等时，情况将在几年内发生变化，现在只有IT行业的巨头可以负担得起。 绿化现有数据中心非常困难且昂贵。 所有节能和能源再利用系统必须预先设计。

在研究了世界范围内的丰富经验之后，我和我的同事们提出了解决问题的可能方法，下面列出的“从简单到复杂”列表可以用作美化IT行业的路线图。

• 结构化数据。 一种有趣且显而易见的保存方式是重复数据删除。 , , , . , «» . , , , . «» , , , , -.
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另一项先进技术是绝热冷却-通过将水喷洒成小滴并随后冷凝。

• “内部。” 将设备明智地放置在数据中心后，可以实现工程系统的最佳运行并提高能源效率。最明显的选择是简化气流。暖空气和冷空气的密度不同。下一步-工程师会猜测...重新配置现有的数据中心和移动设备，避免系统挂起甚至站点崩溃，是不可能完成的任务。因此，此解决方案更适合在新数据中心中实施。
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  ○激励-开展对环境负责的企业的胡萝卜，例如以赠款的形式对对环境负责的公司进行重大激励。但是，应尽早实施激励政策（而不是禁止政策）。然后，我们就有机会赶上国外的经验，那里有一半的IT公司已经拥有一定程度的绿色技术。

公司没有立即考虑环境责任趋势，而实施此类想法需要时间，深刻的思想和创造性的方法。“清洁”能源项目非常昂贵，因此到目前为止，拥有大量资金的巨头都可以负担得起这一机会。绿色数据中心需要大量投资，尤其是在初期阶段。

与更改相关的风险不应令人生畏。为数据中心的“绿色化”而进行的项目补偿只是时间问题。此外，向生态能源过渡的过程相当漫长。另一方面，问题是值得更换旧数据中心或设计全新的数据中心。俄罗斯公司有很大的机会实施第二种选择，方法是在该国北部纬度，在有水力发电或邻近水力发电的冷水库中建立新的数据中心，并在沙漠地区建立太阳能或风电场。

绿色社区的新来者可以采取小步骤来增加对环境的责任。首批开始实施“绿色政策”的人将在市场上获得王牌。